[发明专利]一种激光加工调焦系统及其调焦方法

说明书

本发明公开了一种激光加工调焦系统，包括：拍摄模块，其用于拍摄待加工材料的轮廓；材料高度检测模块，其用于检测待加工材料的高度；调焦模块，其用于检测和调整激光焦点位于待加工材料的高度；位置检测模块，其用于检测待加工材料的水平位置；控制模块，其与拍摄模块、位置检测模块、材料高度检测模块、调焦模块电性连接；其中，控制模块用于根据待加工材料的轮廓、水平位置以及高度确定待加工材料的边缘坐标，并根据边缘坐标控制调焦模块在移出待加工材料的边缘时保持激光焦点的高度不变。通过实施本发明可以极大地改善调焦模块在待加工材料的边缘处的调焦效果。

技术领域

本发明涉及激光加工的技术领域，尤其涉及一种激光加工调焦系统及其调焦方法。

背景技术

激光加工过程中，对于激光焦点与待加工材料的接触位置有严格的要求。以半导体晶圆激光隐形切割为例，该加工过程中，晶圆通过吸盘固定在运动平台上，并随平台往复运动，激光焦点作用于晶圆衬底内部形成改质层(脉冲激光透射进材料内部，形成炸点，炸点沿平台运动方向形成切割线，最终引导材料呈直线裂开)，使其内部产生预裂纹，再经裂片、扩膜等工序，即可将晶圆分割成单个晶粒。

激光切割时通过调焦电机实时调整激光焦点的高度，通过传感器检测激光所朝向的平面的高度，并根据平面的高度变化控制调焦电机与传感器检测的平面之间保持恒定的相对距离。激光切割需要多次切割形成多道切割线，从而将整个晶圆分割为多个单晶，然而调焦电机在不同切割线之间进行切换，即调焦电机处于晶圆的边缘位置时，传感器的检测平面会经历从晶圆上表面到边缘外部平面再次到晶圆上表面的变化，导致控制调焦电机高度的信号发生急剧波动(阶跃)以期望快速调焦，而调焦电机的响应速度较慢，无法实现高度的快速变化，导致进入新的切割线时调焦电机在待加工材料的轮廓边缘处调焦效果较差。

发明内容

本发明提供了一种激光加工调焦系统及其调焦方法，旨在解决现有技术中进入新的切割线时在待加工材料的轮廓边缘处调焦效果差的问题。

第一方面，本发明提供了一种激光加工调焦系统，包括：

拍摄模块，其用于拍摄待加工材料的轮廓；

材料高度检测模块，其用于检测所述待加工材料的高度；

调焦模块，其用于检测和调整激光焦点位于所述待加工材料的高度；

位置检测模块，其用于检测所述待加工材料的水平位置；

控制模块，其与所述拍摄模块、所述位置检测模块、所述材料高度检测模块、所述调焦模块电性连接；

其中，所述控制模块用于根据所述待加工材料的轮廓、水平位置以及高度确定所述待加工材料的边缘坐标，并根据所述边缘坐标控制所述调焦模块在移出所述待加工材料的边缘时保持所述激光焦点的高度不变。

进一步地，所述控制模块根据所述待加工材料的轮廓进行数据处理得到边缘初始坐标，所述控制模块以所述边缘初始坐标为中心向外取多个坐标点，所述控制模块控制所述材料高度检测模块检测所述中心和多个所述坐标点的高度并比较得到其中的高度最大值，以所述高度最大值对应的坐标作为所述边缘坐标。

进一步地，所述调焦模块包括调焦电机和调焦高度检测模块，所述调焦电机、所述调焦高度检测模块与所述控制模块电性连接，

所述材料高度检测模块用于检测所述待加工材料的上表面的高度并输出材料高度模拟信号，

所述调焦高度检测模块用于检测所述调焦电机的高度并输出调焦电机实时高度模拟信号，